气动盾形闸门协同纠偏控制系统研究

《气动盾形闸门协同纠偏控制系统研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、科研管理水利规划与设计2015年第5期DOI：10．3969／j．issn．1672—2469．2015．05．016气动盾形闸门协同纠偏控制系统研究杨锋，冯磊华(1．湖南江河机电自动化工程有限公司，湖南长沙410013；2．长沙理工大学能源与动力工程学院，湖南长沙410114)摘要：气动盾形闸门是目前水利工程主要的发展趋势之一，在国外已得到较广泛应用，但在我国的使用才刚刚起步。针对该闸门在使用过程中存在闸门开度之间偏差较大、水位控制精度不高的问题，本文设计了一种协同纠偏控制系统。该系统将每组闸门的开度偏差经模糊跟踪控制器校正之后，施加到每组闸门的

2、执行机构中，达到消除偏差的目的。通过仿真及实际应用结果对比分析，协同纠偏控制减小了闸门开度之间的偏差。并对水位调整过程中的超调量和调整时间均有较大改善，提高了水位控制精度，为该闸门在我国的进一步推广打下了坚实的基础。关键词：气动盾形闸门；协同纠偏控制；水位控制；水利工程中图分类号：TV66文献标识码：A文章编号：l672—2469(2015)05—0047—03引言：莩塞间开度存在偏差的问气动盾形闸门是综合了传统钢闸门及橡胶坝优1控制系统设计点的一种新型闸门，由美国OHI公司研发，可广泛运用到河道治理及城市景观、大坝加高、引水、1．1协同校正原理农

3、田灌溉、防旱排涝、水力发电、海堤建设防海水自校正协同，是由控制中介通过在同一控制系倒灌等工程。目前，该闸门已经成功应用在美国及统的终端之间建立交叉耦合结构，对每个执行器的加拿大等地渠道与河道上。输出实施协同校正，进而实现输出相同物理量的同我国对气动盾形闸门的使用尚处于起步阶段，步控制。交叉耦合控制是一种将同步误差进行反馈且在使用过程中出现了一些较难解决的问题，主要从而达到抑制效果的方法，符合最基本的控制规包括：闸门开关过程中水位调整时间较长、闸门运律。在多执行器控制系统中，交叉耦合的实现是将行过程中各闸门之间开度存在偏差。为解决这些问其中某一执行器

4、的输出变换作为其他执行器的参考题，必须改变现有的控制系统。输入。如果各执行器的输出互为参考输入的一部协同控制(Synergeticcontro1)就是自组织过程，分，其控制方式即为等状态方式，各执行器之间协主要是指在一定边界条件下由系统中所出现的某个调关系由同步系数决定。这种结构注重系统的整体(或某些)序参量运用正反馈作用对系统中各子系性能，不存在滞后问题，具有较强的干扰抑制统产生支配和控制作用，从而使系统趋于协同的过能力。程。对于协同控制的应用，主要有：航天器系统的1．2协同纠偏控制系统整体结构协同运动，多UAV之间协同任务规划问题，物流假设系统

5、有I1组闸门，基于自校正协同控制的系统分散式协同处理等；而对于协同纠偏控制，目气动盾形闸门纠偏控制系统结构如图1所示。其前仅查到文献研究了连续平压板厚自动纠偏协同控中，。为根据给定水位换算成的给定闸门倾斜角制。对于气动盾形闸门采用协同纠偏控制的研究尚度；：、⋯、为每组闸门实际倾斜角度；无先例。针对气动盾形闸门使用过程中出现的问题，结作者简介：杨锋(1979年一)，男，工程师。合协同控制的特点，我公司研发了一套气动盾形闸基金项目：科技型中小企业技术创新基金“气动盾形闸门智能协同门协同纠偏控制系统。通过仿真验证和现场实际使控制系统”(12C262143

6、04732项目编号)。·47·2015年第5期水利规划与设计科研管理e、e：、⋯、e为每组闸门实际开度与系统给定值进行调节，即闸门上升。其模糊控制规则如表1。之间的偏差。表1模糊控制规则在各执行器位置控制器的输出上，附加了同步kp误差作为补偿，各执行器的跟踪误差和控制相互制NBNMNSZOPSPMPB约，同步控制器输出的附加控制量通过某种算法uNBNBNBPSNMNSNSZ0=，(e，e)来获得，再经特定的分配算法附加到每NMNBNBNMNMNSZ0Z0组闸门位置控制器的输出上。NMNMNMNMNSZOPSPM附加控制量可按一定比例分配给各组闸门控

7、制Z0NMNSNSZ0PSPMPM执行器，使各执行器的附加作用所产生的补偿效果PSNSNSZOPSPSPMPM与同步误差的作用相反。补偿作用的强弱体现在耦PMZ0Z0PSPMPMPMPB合控制算法参数的大小上。将各执行器的误差校正PBZ0PSPSPMPMPBPB因子口、o、⋯、a，分别引入到各组闸门的控制器中进行误差补偿。误差校正因子取值的大小由现表1中的模糊控制规则可用如下语句描述：场实际水流大小、水位深浅等因素决定，但由人为rulel：ife=NBandec=NBthenk=NB取值，很难达到最佳。因此，本文通过在跟踪回路rule2：ife=N

8、Bandec：NMthenkP=NB中引入模糊跟踪控制器来补偿协同校正对闸门控制的影响。rule49：ife=PBande